曹佐卿

摘 要：全液壓大角度鉆機(jī)在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)困難、材料消耗增加等問(wèn)題，影響到正常作業(yè)。所以，應(yīng)針對(duì)全液壓大角度鉆機(jī)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗脑?，提升鉆機(jī)的使用性，從而提高作業(yè)效率。文章就此結(jié)合實(shí)例展開(kāi)了討論，先是介紹了某種全液壓大角度鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)，然后分析現(xiàn)有全液壓大角度鉆機(jī)的缺陷，最后詳細(xì)闡述了其改造方案及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：全液壓；大角度鉆機(jī)；改造設(shè)計(jì)；應(yīng)用

我國(guó)大部分煤礦作業(yè)仍是以井工開(kāi)采為主。在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著礦井開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增大，采掘深度也會(huì)增大。這時(shí)礦井的安全性就會(huì)下降，引發(fā)各種安全事故。對(duì)于這種情況多是采用鉆孔的方法加以解決。而鉆孔作業(yè)必不可少的工具就是鉆機(jī)。但是礦井環(huán)境越復(fù)雜，對(duì)鉆機(jī)的使用性能要求越高。這就意味著很有可能出現(xiàn)鉆機(jī)不適用于煤礦作業(yè)的情況，只能進(jìn)行鉆機(jī)的改造。

一、全液壓大角度鉆機(jī)介紹

某全液壓大角度鉆機(jī)主要由鉆具、操控臺(tái)、泵站、機(jī)架、動(dòng)力頭、立柱框架等部分組成。這種鉆進(jìn)多被應(yīng)用在硬度值不足8的煤巖層作業(yè)中。而且在應(yīng)用該鉆機(jī)時(shí)需預(yù)留不小于6m2的工作空面，其寬度要不小于2.5米，高度要不小于2.3米。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。數(shù)字1代表的是泵站，2代表動(dòng)力頭，3代表機(jī)架，4代表立柱框架，5代表鉆具，6代表操縱臺(tái)。

該鉆機(jī)的參數(shù)如下所示：鉆深為150米，開(kāi)孔直徑為42-115mm，終孔直徑為73-115mm，鉆桿規(guī)格為Φ42-115mm，傾角為-90℃-90℃，外形尺寸為：2107X410X460mm，油泵壓力為25MPa，油泵排量為6.4-40.6mL/r，鉆機(jī)毛重為932kg，主副泵壓力均為16MPa，油箱容積為60L。

二、改造的必要性

1.存在鉆機(jī)擺動(dòng)問(wèn)題

結(jié)合實(shí)際來(lái)看，鉆機(jī)動(dòng)力頭跑道尾部的支撐桿與鉆機(jī)底座之間主要是以插銷方式連接的。這種連接方式的最大缺點(diǎn)是存在間隙。在鉆機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，鉆桿在受到反作用力時(shí)，該間隙受到作用就會(huì)造成支撐桿、底座之間的松動(dòng)，導(dǎo)致鉆機(jī)跑道擺動(dòng)。嚴(yán)重時(shí)，還有可能造成鉆桿及其它構(gòu)件的損壞。

2.存在鉆孔角度偏差問(wèn)題

該鉆機(jī)底座的固定主要是依靠?jī)蓚€(gè)單體液壓支柱。但是由于缺少必要的高壓注液設(shè)備，導(dǎo)致底座固定不夠牢靠。鉆機(jī)在使用中會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，鉆機(jī)底座難免會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)問(wèn)題，造成鉆孔預(yù)設(shè)角度出現(xiàn)偏差，使得開(kāi)孔位置偏移。

3.底座固定存在安全隱患

在單體液壓支柱的安裝中，需要兩人合作。其中一人固定支柱，另一人加壓支護(hù)。在不斷加壓過(guò)程中一旦出現(xiàn)頂板矸石掉落、支柱方向傾斜問(wèn)題，就有可能會(huì)威脅到安裝人員的安全。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理

依據(jù)該鉆機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，油箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的間距較窄，會(huì)影響到油軟管的更換、驅(qū)動(dòng)單機(jī)的拆裝。而且液壓油箱進(jìn)油軟管中未設(shè)置控制閥。這意味著一旦油軟管出現(xiàn)問(wèn)題，就有可能造成液壓油的泄露。

5.油軟管設(shè)置不合理

鉆機(jī)操控臺(tái)、泵站之間是用油軟管連接的。若要移動(dòng)鉆機(jī)，就要先拆除油軟管。這不僅會(huì)增加鉆機(jī)的操作難度，而且還有可能造成液壓系統(tǒng)故障。因?yàn)椴鸪蛙浌芎?，若不做好接頭的防護(hù)工作，就有可能使外界雜質(zhì)進(jìn)入到油軟管內(nèi)，進(jìn)而影響到液壓系統(tǒng)的正常。

6.整機(jī)搬移不便

液壓鉆機(jī)的毛重非常大。一旦需要長(zhǎng)距離移動(dòng)，就要先拆除部分構(gòu)件。然后再采用人工移動(dòng)方式，進(jìn)行液壓的運(yùn)輸。達(dá)到指定地點(diǎn)后再進(jìn)行組裝。這不僅會(huì)消耗大量的人力、物力，而且還會(huì)影響到液壓機(jī)的應(yīng)用效率。

三、改造設(shè)計(jì)方案

1.跑道與底座的連接改造

跑道與底座存在間隙是造成鉆機(jī)出現(xiàn)擺動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵。所以，在改造中可對(duì)原有的支撐桿尺寸進(jìn)行優(yōu)化，并改變它與底座之間的連接方式，從而有效消除跑道、底座間隙，提高鉆底座的牢固性。

具體方法是：將直徑為50毫米的前座支撐桿、73毫米的后座支撐桿更換為直徑為73毫米的立柱。然后采用螺栓固定的方式將立柱與底座連接在一起，可選擇6顆直徑為16毫米的螺栓。同時(shí)，鉆機(jī)前后座也可采用立柱進(jìn)行固定。需要注意的是前座可選擇高度為800毫米、直徑為73毫米的立柱，后座可選擇高度為600毫米、直徑為73毫米的立柱。通過(guò)這一系列的改造不僅能有效提升前后座的牢靠性，還能有效縮減跑道、底座的間隙。

2.鉆機(jī)角度改造

在鉆井角度改造中，應(yīng)注意若是采用螺栓固定方式將跑道與底座固定在一起，鉆機(jī)傾角是無(wú)法調(diào)節(jié)的。所以，在改造中可嘗試安裝傾角調(diào)節(jié)羅盤實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)傾角的調(diào)節(jié)。具體改造方法是：在跑道支撐位置處安裝傾角調(diào)節(jié)羅盤。為了保證傾角調(diào)節(jié)羅盤的穩(wěn)固性，可用12毫米厚的鋼板制作羅盤，并用四顆螺栓將其與跑道連接在一起。另外，在調(diào)節(jié)羅盤上還應(yīng)提前預(yù)留調(diào)節(jié)眼，并將抱箍與調(diào)節(jié)羅盤連接在一起。這樣在需要調(diào)節(jié)鉆機(jī)傾角時(shí)，只要通過(guò)松緊抱箍螺栓就可完成?？梢哉f(shuō)，采用這種改造方式不僅僅能靈活調(diào)整鉆機(jī)傾角，而且還能消除鉆機(jī)震動(dòng)對(duì)鉆機(jī)的影響，減少鉆機(jī)的晃動(dòng)。

3.底座固定改造

在底座固定改造中，應(yīng)重點(diǎn)改造構(gòu)件與底座的連接方式，提升底座的牢固性。首先，油缸、底座固定改造。對(duì)此，可將原來(lái)的單體支柱改為兩個(gè)液壓油缸。盡量采用最大行程能達(dá)到700毫米，最大壓力能達(dá)到31MPa的液壓油缸。其次，進(jìn)行底座改造。考慮到各構(gòu)件的需求，在底座上可增設(shè)工字鋼。同時(shí)，將超出底座的液壓油缸的兩端部分作為液壓油缸支撐點(diǎn)，并采用插銷方式連接液壓油缸、工字鋼。需要注意的是在連接中應(yīng)盡量保持油缸、頂板是垂直接觸的。這樣一旦出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，就可通過(guò)抱箍進(jìn)行油缸固定。最后，操作臺(tái)的改造。對(duì)此，可采用增設(shè)換用閥控制閥組的方式，在副泵側(cè)安裝控制閥組。這樣就有有效避免油泵卸壓情況。另外，還可在底座上的油缸下部增設(shè)液壓鎖，并用高壓油管將控制閥、液壓鎖連接在一起。而后利用副泵壓力，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)固定，從而減少鉆機(jī)的晃動(dòng)，保證鉆孔施工質(zhì)量。

4.液壓油泵改造

在液壓油泵改造中可縮小原泵站底座，并在泵站底座后方安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)。然后再將油箱改造成為正方體，再借助托架將油箱安裝在液壓泵上方。接下來(lái)，再增大驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱的間距，方便后續(xù)油箱、電機(jī)的維修。另外，還可將冷卻器、過(guò)濾器安裝在油箱右上方，并在進(jìn)油管上安裝閘閥，膠管更換為高壓管。這樣既可以解決膠管損壞問(wèn)題，也可以靈活控制油管。

5.供、回油路改造

對(duì)此，可采用以下方法進(jìn)行改造：在操作臺(tái)上設(shè)置節(jié)流閥、換壓閥、壓力表；采用螺栓使液壓泵、操作臺(tái)成為整體；縮短液壓泵占、操作臺(tái)之間的高壓軟管長(zhǎng)度。這樣即便是進(jìn)行鉆機(jī)的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，也不需要拆卸高壓軟管。

6.改造鉆機(jī)移動(dòng)裝置

對(duì)此，可從以下幾個(gè)方面入手：第一，制作絞繩器，并利用鉆機(jī)動(dòng)力頭配件、齒輪制作減速器。第二，采用螺栓固定的方法進(jìn)行絞車固定，并給絞車安裝導(dǎo)向輪。同時(shí)，在絞車周邊還可添加護(hù)罩。這樣可有效保證絞車運(yùn)行的安全。第三，為了方便操作絞車，可再額外增設(shè)一組控制閥。具體可選擇操作控臺(tái)上的多路換用閥主泵側(cè)位置。同時(shí)，控制閥上安裝防護(hù)設(shè)施。第四，為了避免鉆機(jī)移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)泵站后傾現(xiàn)象，可將柱式油泵安裝在泵站后方。這樣在移動(dòng)鉆機(jī)時(shí)，就可立起支柱，緩解泵站后傾。

四、改造效果

實(shí)踐證明：經(jīng)過(guò)改造后的鉆機(jī)，穩(wěn)定性、牢固性有了顯著提高。而且改造后的鉆機(jī)不再需要耗費(fèi)較多的人力、財(cái)力。經(jīng)過(guò)詳細(xì)測(cè)算發(fā)現(xiàn)應(yīng)用改造后的鉆機(jī)每年可節(jié)省上百萬(wàn)的作業(yè)成本。

綜上所述，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行全液壓大角度鉆機(jī)的改造設(shè)計(jì)，不僅可以提高全液壓大角度鉆機(jī)的使用性能，而且還可以提升作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，有效提高鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。

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